柳炳康《荷载与结构设计方法》思考题解答

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1、2.10屋面活荷载有哪些种类？如何取值？　　房屋建筑的屋面分为上人屋面和不上人屋面，上人屋面应考虑可能出现的人群聚集，活荷载取值较大；不上人屋面仅考虑施工或维修荷载，活荷载取值较小。　　屋面设有屋顶花园时，尚应考虑花池砌筑、苗圃土壤等重量。屋面设有直升机停机坪时，则应考虑直升机总重引起的局部荷载和飞机起降时的动力效应。　　机械、冶金、水泥等行业在生产过程中有大量排灰产生，易在厂房及邻近建筑屋面形成积灰荷载，设计时也应加以考虑。4.1.基本风压是如何定义的？影响风压的主要因素有哪些？　　基本风压是在规定的标准条件下得到的，基本风压值是在空旷平坦的地面上，离地面10m高，重现期为50年的

2、10min平均最大风速。　　影响风压的主要因素有：　　（1）风速随高度而变化，离地表越近，摩擦力越大，因而风速越小。　　（2）与地貌粗糙程度有关，地面粗糙程度高，风能消耗多、风速则低。　　（3）与风速时距风有关，常取某一规定时间内的平均风速作为计算标准。　　（4）与最大风速重现期有关，风有着它的自然周期，一般取年最大风速记录值为统计样本，对于一般结构，重现期为50年；对于高层建筑、高耸结构及对风荷载比较敏感的结构，重现期应适当提高。当实测风速高度、时距、重现期不符合标准条件时可进行基本风压换算。4.13.工程设计中如何考虑脉动风对结构的影响？　　对于高耸构筑物和高层建筑等柔性结构，风

3、压脉动引起的动力反应较为显著，必须考虑结构风振影响。《荷载规范》要求，对于结构基本自振周期T1大于0.25s的工程结构，如房屋、屋盖及各种高耸结构；以及对于高度大于30m且高宽比大于1.5的高柔房屋，应考虑风压脉动对结构产生的顺风向风振。　　结构风振影响可通过风振系数计算：，式中脉动增大系数可由随机振动理论导出，此时脉动风输入达文波特（Davenport）建议的风谱密度经验公式，也可查表确定。结构振型系数可根据结构动力学方法计算，也可采用近似公式或查表确定。脉动影响系数v主要反应风压脉动相关性对结构的影响，可通过随机振动理论分析得到，为方便设计人员进行工程设计，已制成表格，供直接查用

4、。4.14.结构横向风振产生的原因是什么？　　建筑物或构筑物受到风力作用时，横风向也能发生风振。横风向风振是由不稳定的空气动力作用造成的，它与结构截面形状和雷诺数有关。对于圆形截面，当雷诺数在某一范围内时，流体从圆柱体后分离的旋涡将交替脱落，形成卡门涡列，若旋涡脱落频率接近结构横向自振频率时会引起结构涡激共振。4.16.什么情况下要考虑结构横风向风振效应？如何进行横风向风振验算？　　应根据雷诺数Re的不同情况进行横风向风振验算。当雷诺数增加到Re≥3.5×106，风速进入跨临界范围时，出现规则的周期性旋涡脱落，一旦旋涡脱落频率与结构横向自振频率接近，结构将发生强烈涡激共振，有可能导致

5、结构损坏，危及结构的安全性，必须进行横向风振验算。　　跨临界强风共振引起在z高处振型j的等效风荷载可由下列公式确定：　　式中--计算系数；--在z高处结构的j振型系数；--第j振型的阻尼比。　　横风向风振主要考虑的是共振影响，因而可与结构不同振型发生共振效应。对跨临界的强风共振，设计时必须按不同振型对结构予以验算。一般认为低振型的影响占主导作用。只需考虑前4个振型即可满足要求。6.3地基不均匀沉降对结构产生什么样的影响？举例说明。　　当上部结构荷载差异较大、结构体型复杂或持力层范围内有不均匀地基时，会引起地基不均匀沉降，若体系为超静定结构，多余约束会限制结构自由变形，使得上部结构产生

6、附加变形和附加应力。　　当建筑物上部结构荷载差异较大、结构体型复杂以及持力层范围内有不均匀地基时，会引起地基发生不均匀沉降。若体系为超静定结构，多余约束会限制结构自由变形，使得上部结构产生附加变形和附加应力，严重时房屋开裂。　　图示砌体结构房屋，地基不均匀沉降在砌体中引起附加拉力或剪力，当附加内力超过砌体本身强度便产生裂缝。对于长宽比较大的砖混结构，当中部沉降比两端大时产生八字形裂缝，当两端沉降比中部大时产生倒八字形裂缝。图示单层厂房，因地面大面积堆载造成基础偏移，柱出现倾斜趋势，由于受到屋盖支撑，柱倾斜受阻，在柱头产生较大附加水平力，使柱身在弯矩作用下开裂，裂缝多集中在柱底弯矩最大

7、处或柱身变截面处；柱身倾斜还会影响吊车正常运行，引起滑车和卡轨现象。　　　　　　　　　砌体结构中部沉降过大引起的正八字裂缝单层厂房大面积堆载基础下沉7.3荷载有哪些代表值?它们各有什么意义?分别用于什么场合?　　荷载的代表值是在设计表达式中对荷载所赋予的规定值。永久荷载只有标准值；可变荷载可根据设计要求采用标准值、频遇值、准永久值和组合值。（1）荷载标准值是结构按极限状态设计时采用的荷载基本代表值，是指结构在设计基准期内，正常情况下可能出现的最大荷载值。